成組技術(shù)在20世紀(jì)50年代初開始發(fā)展，至今已經(jīng)過去了半個(gè)多世紀(jì)了。在知識(shí)爆炸、科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，人們不禁要問：成組技術(shù)是否過時(shí)?成組技術(shù)該如何發(fā)展?本文綜合了成組技術(shù)研究者的一些意見，并結(jié)合了自己一些不成熟的想法，試圖對(duì)此問題進(jìn)行初步的探討。
1 從企業(yè)環(huán)境的變化看成組技術(shù)
當(dāng)初人們提出成組技術(shù)是為了使制造企業(yè)更好地適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)，通過將相似的工作和內(nèi)容歸并處理，提高成組批量，取得規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)�，F(xiàn)代企業(yè)所處的環(huán)境與50年前有很大的變化，例如，信息技術(shù)對(duì)企業(yè)和人們的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。但成組技術(shù)的基本思想并沒有落伍，只是現(xiàn)代制造企業(yè)的品種更多、批量更小、客戶需求的個(gè)性化程度更高，同時(shí)客戶對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格和交貨期要求更高。
2 從生產(chǎn)模式的變化看成組技術(shù)
市場(chǎng)的需求是生產(chǎn)模式變化的原動(dòng)力。市場(chǎng)的變化直接導(dǎo)致了新的生產(chǎn)模式不斷出現(xiàn)，新的技術(shù)對(duì)生產(chǎn)模式也有很大的影響，例如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，使基于信息高速公路的敏捷制造有可能實(shí)現(xiàn)。
但新的生產(chǎn)模式的出現(xiàn)并不意味著傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式就被淘汰。例如，傳統(tǒng)的單件生產(chǎn)模式和大批量生產(chǎn)模式現(xiàn)在依然存在。這是由于產(chǎn)品的多樣性和人們需求的多樣性所決定的。有人需要手工制造的高度個(gè)性化的汽車，也有人需要大批量生產(chǎn)的低價(jià)格的國(guó)民車。
新的生產(chǎn)模式也并不是完全脫離傳統(tǒng)生產(chǎn)模式而出現(xiàn)的，往往繼承了大量的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的思想和方法。例如，大批量生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)化思想和方法、成組技術(shù)的思想和方法在敏捷制造和大批量定制中都在繼續(xù)應(yīng)用著。
在同一時(shí)期出現(xiàn)的各種不同的生產(chǎn)模式，主要是所考慮的內(nèi)容不同，例如，精益生產(chǎn)模式中不僅有成組技術(shù)，還有以人為中心和準(zhǔn)時(shí)制造的管理方法。圖1簡(jiǎn)單地說明了在不同時(shí)間出現(xiàn)的生產(chǎn)模式及它們的目標(biāo)。
圖1 不同時(shí)間出現(xiàn)的生產(chǎn)模式及它們的目標(biāo)
3 從系統(tǒng)工程的角度看成組技術(shù)
成組技術(shù)將相似的工作和內(nèi)容歸并處理，提高系統(tǒng)的柔性、可重構(gòu)性、效率等。顯然，成組技術(shù)是一種典型的系統(tǒng)工程方法，在信息社會(huì)中具有越來越重要的意義。
制造業(yè)中的系統(tǒng)工程方法主要可分為：
(1)系統(tǒng)空間維優(yōu)化。成組技術(shù)屬于系統(tǒng)空間維優(yōu)化范疇。主要面對(duì)相似產(chǎn)品族、相似零件族、相似工藝族等。
(2)系統(tǒng)時(shí)間維優(yōu)化，以過程為中心組織，提高系統(tǒng)的集成度。如CIMS、并行工程、敏捷制造等。現(xiàn)代制造企業(yè)需要完整的解決方案，并且只有完整的解決方案才能真正解決企業(yè)的問題，例如，精益生產(chǎn)模式就是一種多品種、小批量生產(chǎn)企業(yè)的比較完整的解決方案。企業(yè)是一個(gè)社會(huì)-技術(shù)系統(tǒng)。成組技術(shù)主要是在技術(shù)層面上幫助解決現(xiàn)代制造企業(yè)的一些問題。這就對(duì)成組技術(shù)研究方向提出了如下要求：
(1)將成組技術(shù)作為新的生產(chǎn)模式中的子系統(tǒng)進(jìn)行研究，同時(shí)需要結(jié)合其它子系統(tǒng)進(jìn)行集成研究。對(duì)于具體的一個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化，需要空間維優(yōu)化和時(shí)間維優(yōu)化的綜合。
(2)研究在新的生產(chǎn)模式中成組技術(shù)的新的發(fā)展。
4 從行業(yè)應(yīng)用看成組技術(shù)
成組技術(shù)是一門很實(shí)用的橫斷型的技術(shù)。它更多地體現(xiàn)為一種哲理和思想。具體的應(yīng)用需要與應(yīng)用對(duì)象的工程知識(shí)相結(jié)合。也就是說，成組技術(shù)應(yīng)用必須依靠工程專家。例如，積木塊工業(yè)汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)只能由汽輪機(jī)專家來進(jìn)行。
類似的橫斷型的知識(shí)還有系統(tǒng)工程理論和方法。不可想象，一個(gè)不懂軍事的系統(tǒng)工程專家能建立一套軍事系統(tǒng)工程理論。
不同行業(yè)的成組技術(shù)方法有顯著不同。工業(yè)汽輪機(jī)是積木塊技術(shù)應(yīng)用的典范；箭桿織機(jī)通過調(diào)整機(jī)械結(jié)構(gòu)、利用凸輪等方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的柔性化；服裝的大批量定制采用量身定制的夾具、基于基型的一組變型服裝產(chǎn)品(尺寸、顏色不同)。但成組技術(shù)的思想和基本原理是通用的。這就對(duì)成組技術(shù)的研究方向提出了如下要求：
(1)對(duì)不同行業(yè)中的成組技術(shù)問題分別研究，提出了諸如造船成組技術(shù)等。
(2)對(duì)不同行業(yè)中的相似成組技術(shù)問題進(jìn)行集中研究，例如，模塊化設(shè)計(jì)理論、本體表示方法、零件分類編碼系統(tǒng)、成組分析方法等。
5 從制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)看成組技術(shù)
制造企業(yè)的目標(biāo)是低成本、快速地滿足用戶的個(gè)性化需求(功能、質(zhì)量等)。主要是通過兩種方式實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：產(chǎn)品創(chuàng)新和大批量定制。產(chǎn)品創(chuàng)新是通過開發(fā)新產(chǎn)品的方式滿足用戶的需求；大批量定制是通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合、過程的重組、生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)而得以實(shí)現(xiàn)。而支持這兩種方式的實(shí)現(xiàn)的方法很多，成組技術(shù)是一種基本的方法，如圖2所示。
圖2 成組技術(shù)與制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和方式
5.1 產(chǎn)品創(chuàng)新
產(chǎn)品創(chuàng)新可以分為：自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。成組技術(shù)支持基于以往知識(shí)的創(chuàng)新，在技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮重要作用。
(1)在自主創(chuàng)新中，成組技術(shù)的主要作用是：①幫助快速找到創(chuàng)新中所需要的知識(shí)；②整理對(duì)創(chuàng)新所需要的知識(shí)，使之條理化和集成化；③幫助快速找到掌握創(chuàng)新所需要知識(shí)的人。自主創(chuàng)新主要依靠人的創(chuàng)造性。
(2)在集成創(chuàng)新中，成組技術(shù)的主要作用是：①幫助快速將創(chuàng)新中所需要的知識(shí)集成在一起；②幫助將集成創(chuàng)新中的知識(shí)條理化。
(3)在引進(jìn)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新中，成組技術(shù)的主要作用是：①幫助快速找到關(guān)聯(lián)的知識(shí)，促進(jìn)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收；②對(duì)引進(jìn)知識(shí)進(jìn)行條理化。
在國(guó)外引進(jìn)技術(shù)中，面向零件特征的編碼系統(tǒng)使用很普遍。我國(guó)許多企業(yè)明明知道面向零件特征的編碼系統(tǒng)比隸屬制編碼要好，但還是堅(jiān)持隸屬制編碼不變。這里面，創(chuàng)新精神和支持創(chuàng)新的體制十分重要。
5.2 大批量定制
大批量定制主要包括：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合、過程的重組、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的改進(jìn)等。
(1)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合中，成組技術(shù)的主要作用是：①支持面向產(chǎn)品族的設(shè)計(jì)，如產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化設(shè)計(jì)；②支持產(chǎn)品的配置設(shè)計(jì)；③支持產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)。
(2)在過程的重組中，成組技術(shù)的主要作用是：
①支持企業(yè)參考模型的建立；②幫助整合與過程重組有關(guān)的知識(shí)。
(3)在設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的改進(jìn)中，成組技術(shù)的主要作用是：①提高信息技術(shù)的應(yīng)用效果；②支持可重構(gòu)制造裝備、組件技術(shù)等的研究。
6 從制造業(yè)信息化發(fā)展方向看成組技術(shù)
“十五”期間浙江省制造業(yè)信息化技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目的內(nèi)容主要可分為：①以信息化促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新；②以信息化促進(jìn)大批量定制。顯然，根據(jù)上面的分析，成組技術(shù)在制造業(yè)信息化中可以發(fā)揮積極的作用。信息技術(shù)是一種信息處理的自動(dòng)化方法，成組技術(shù)是一種信息處理的系統(tǒng)優(yōu)化方法。在實(shí)際的信息系統(tǒng)中需要將這兩種技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用。例如，在CAD、CAPP、PDM、ERP、SCM、CRM系統(tǒng)中都需要成組技術(shù)。“先信息合理化，后信息化”是制造業(yè)信息化的重要策略。信息合理化很大一部分內(nèi)容是成組技術(shù)的內(nèi)容。
我國(guó)的CAD技術(shù)已經(jīng)得到了很好的普及，但在如何應(yīng)用成組技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品的合理化，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，提高零件的重用的比例方面，還需要做大量工作。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使資源更容易地共享，使企業(yè)與用戶的接觸更直接，用戶參與設(shè)計(jì)成為可能，企業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)也更經(jīng)常。在這種背景下，成組技術(shù)可以有效簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)空間的復(fù)雜性，提高協(xié)同設(shè)計(jì)的效率。
7 成組技術(shù)的發(fā)展方向
時(shí)代在發(fā)展，成組技術(shù)本身也在發(fā)展。需要從企業(yè)需求出發(fā)，從國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，從學(xué)科發(fā)展方向來研究成組技術(shù)的發(fā)展方向。
7.1 基于企業(yè)需求的成組技術(shù)的發(fā)展方向
企業(yè)需求是成組技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/p>
(1)企業(yè)專業(yè)化分工及在此基礎(chǔ)上形成的企業(yè)聯(lián)盟、供應(yīng)鏈、虛擬企業(yè)等是制造業(yè)的重要發(fā)展方向。這將使成組技術(shù)從企業(yè)內(nèi)應(yīng)用向企業(yè)群應(yīng)用的方向發(fā)展，即所謂的大成組技術(shù)。目前在國(guó)外發(fā)展很快的基于網(wǎng)絡(luò)的零件庫(kù)能促進(jìn)企業(yè)專業(yè)化分工，但這種具有幾千萬(wàn)種零件的零件庫(kù)需要成組技術(shù)幫助進(jìn)行合理化和便捷的搜索。
(2)企業(yè)信息化是當(dāng)前許多企業(yè)的重要任務(wù)。過程和產(chǎn)品信息的合理化是企業(yè)信息化前應(yīng)做好的工作。成組技術(shù)可以有效支持該工作。典型零件(復(fù)合零件、主零件、零件母圖)和典型工藝(復(fù)合工藝、主工藝文檔)等都是成組技術(shù)的產(chǎn)物。
(3)在生產(chǎn)過程中連續(xù)改善、精益生產(chǎn)等的實(shí)施，成組技術(shù)更可以大顯神威。如成組夾具、成組加工等都可以幫助企業(yè)降低成本。
7.2 基于國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的成組技術(shù)的發(fā)展方向
越是復(fù)雜的環(huán)境和應(yīng)用，成組技術(shù)越能發(fā)揮較大的作用。因?yàn)�，成組技術(shù)本質(zhì)上是一種簡(jiǎn)約化的技術(shù)。
(1)國(guó)家和地方政府的科技資助政策在發(fā)生重大變化：更強(qiáng)調(diào)公共財(cái)政支持公共的服務(wù)平臺(tái)，例如江蘇正在建立高校-企業(yè)共建的工程中心，如紡織機(jī)械工程中心等。浙江省正在籌建各種先進(jìn)制造技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)。ASP(應(yīng)用服務(wù)提供)也因此成為信息化的重要發(fā)展方向。例如，杭州愛科軟件公司的服裝ASP平臺(tái)，將大量的服裝資源進(jìn)行合理分類，供用戶選擇；采用網(wǎng)上配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)，讓用戶選擇自己滿意的服裝。
(2)國(guó)家在建立各種知識(shí)創(chuàng)新平臺(tái)，支持企業(yè)的創(chuàng)新。知識(shí)庫(kù)是知識(shí)創(chuàng)新平臺(tái)中的重要內(nèi)容。成組技術(shù)可以幫助知識(shí)的條理化和編碼化。
7.3 基于新技術(shù)的成組技術(shù)的發(fā)展方向
在企業(yè)和國(guó)家的需求驅(qū)動(dòng)下，在新技術(shù)，特別是信息技術(shù)的拉動(dòng)下，成組技術(shù)的理論和方法在發(fā)生變化，主要有：
(1)大批量定制理論和方法：包括模塊化設(shè)計(jì)理論、產(chǎn)品和過程集成優(yōu)化方法、QFD(質(zhì)量功能配置)理論、產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)理論、產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)理論等。針對(duì)具體行業(yè)，有相應(yīng)的大批量定制理論和方法。
(2)本體論：信息互聯(lián)互通是信息社會(huì)的基礎(chǔ)。識(shí)別相同或相似的信息，發(fā)現(xiàn)所希望的信息是信息互聯(lián)互通的基本技術(shù)。語(yǔ)義網(wǎng)是面向未來的第二代因特網(wǎng)技術(shù)。而本體是語(yǔ)義網(wǎng)的基礎(chǔ)理論，在許多領(lǐng)域得到了認(rèn)同，如知識(shí)工程、語(yǔ)言工程、信息建模、信息檢索等。未來的信息系統(tǒng)將是本體驅(qū)動(dòng)的信息系統(tǒng)，關(guān)鍵原因在于本體能夠很好地表達(dá)概念以及概念之間的相互關(guān)系。例如，零件描述中存在的歧義和多義等問題，采用本體描述零件能夠較好地解決這個(gè)問題。而成組技術(shù)一直來用于零件描述。因此，兩者之間有很多的關(guān)聯(lián)。
(3)相似論：相似論的應(yīng)用范圍比成組技術(shù)要寬。相似論在我國(guó)有一些原創(chuàng)性的研究。相似論在提高成組編碼、成組分析等方面的理論水平有很大好處。但成組技術(shù)與相似論的關(guān)系如同機(jī)械工程學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)理論的關(guān)系。并且，成組技術(shù)的發(fā)展還需要多種理論和方法的支持。相似論只是有助于解決空間維優(yōu)化的理論之一。
(4)系統(tǒng)集成理論：成組技術(shù)是系統(tǒng)集成的重要內(nèi)容�，F(xiàn)在系統(tǒng)集成越來越重要，如在分布化環(huán)境中的集成、在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的集成等等。
(5)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的成組技術(shù)：如大成組技術(shù)，跨企業(yè)大范圍的成組技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的知識(shí)和信息的發(fā)現(xiàn)技術(shù)。
(6)知識(shí)經(jīng)濟(jì)背景下的成組技術(shù)：如知識(shí)的條理化、知識(shí)庫(kù)的建立和管理、知識(shí)的重用等。
8 成組技術(shù)與其它學(xué)科的關(guān)系
在研究成組技術(shù)自身發(fā)展的同時(shí)，還需要研究成組技術(shù)與其它學(xué)科的關(guān)系，通過確定成組技術(shù)的內(nèi)涵和外延，明確對(duì)成組技術(shù)發(fā)展方向的認(rèn)識(shí)。
(1)成組技術(shù)與工業(yè)工程學(xué)科：成組技術(shù)屬于工業(yè)工程學(xué)科�，F(xiàn)在學(xué)科發(fā)展方向朝覆蓋面越來越大的方向發(fā)展。在現(xiàn)代技術(shù)日新月異的背景下，經(jīng)典的成組技術(shù)只能成為工業(yè)工程等大學(xué)科中的組成部分。
(2)成組技術(shù)與系統(tǒng)工程學(xué)科：系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)是一級(jí)學(xué)會(huì)。成組技術(shù)不僅用于機(jī)械工程，也可用于其它各種行業(yè)，包括服務(wù)業(yè)。因此，從嚴(yán)格意義講，成組技術(shù)屬于系統(tǒng)工程學(xué)科也是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>
(3)成組技術(shù)與機(jī)械工程學(xué)科：成組技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中具有重要作用。前幾年，有人提出將產(chǎn)品模塊學(xué)作為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的主要課程。
9 成組技術(shù)發(fā)展中存在的問題
只有正視成組技術(shù)發(fā)展中存在的問題，才能談得上發(fā)展。成組技術(shù)發(fā)展中存在的問題主要是：
(1)成組技術(shù)是一門橫斷型學(xué)科，到處有用，但必須與具體專業(yè)結(jié)合，才能發(fā)揮作用。這樣，對(duì)研究者而言，成組技術(shù)不是主業(yè)。例如，搞情報(bào)信息學(xué)科的人，成組技術(shù)的方法用得很多，但他們不會(huì)以搞成組技術(shù)為主業(yè)。
(2)成組技術(shù)研究缺少相應(yīng)二級(jí)學(xué)科的支持。這實(shí)際上是由前面的所述的成組技術(shù)的學(xué)科性質(zhì)所決定的。例如，一些人的研究方向與成組技術(shù)有關(guān)，但由于其它一些學(xué)會(huì)有更寬的范圍，可以包容成組技術(shù)，如工業(yè)工程、生產(chǎn)工程等。而這些學(xué)會(huì)與高校的二級(jí)學(xué)科專業(yè)設(shè)置有關(guān)，由于人的精力有限，往往只參加這些學(xué)會(huì)。
(3)CAD/CAPP/CAM技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)等的發(fā)展在較大程度上提高了多品種、小批量生產(chǎn)的效率，乃至大批量定制的效率，對(duì)現(xiàn)代企業(yè)而言，對(duì)經(jīng)典的成組技術(shù)需求的迫切性不如以前。也就是說，現(xiàn)在有更多的方法可以提高多品種、小批量生產(chǎn)的效率。
10 關(guān)于發(fā)展成組技術(shù)的幾點(diǎn)設(shè)想
(1)可以將研究和應(yīng)用大批量定制技術(shù)等方面的人才包括在內(nèi)，擴(kuò)大隊(duì)伍。這方面的人較多。大批量定制技術(shù)與成組技術(shù)的性質(zhì)相似，只是大批量定制所包容的技術(shù)更多。
(2)以成組技術(shù)的橫斷型學(xué)科為背景，提供一個(gè)跨學(xué)科的思想、理論和方法的交流平臺(tái)。在日常工作中，除了期刊外，還需要一個(gè)有特色的網(wǎng)站支持，吸引更多的不同學(xué)科的涉及成組技術(shù)的學(xué)者、工程師。該網(wǎng)站類似一種知識(shí)社區(qū)。
(3)提出一個(gè)更大的、更系統(tǒng)的學(xué)科體系，以包括更多的研究者，例如系統(tǒng)集成，不僅進(jìn)行空間維的集成，還開展時(shí)間維的集成；不僅包括技術(shù)的集成，還包括人的集成，為企業(yè)信息化、企業(yè)重組、企業(yè)管理咨詢提供一種比較全面的解決方案。
(4)需要出版一套與成組技術(shù)有關(guān)的專著，如比較系統(tǒng)的成組技術(shù)理論和方法，各種行業(yè)的成組技術(shù)(或大批量定制)的專著。目前我們課題組已經(jīng)出版了《大批量定制技術(shù)及其應(yīng)用》的專著，正在編寫《服裝大批量定制》的專著。其它可編寫的專著有：船舶成組技術(shù)、建筑成組技術(shù)、汽輪機(jī)成組技術(shù)、軟件成組技術(shù)、金融業(yè)成組技術(shù)、情報(bào)學(xué)中的成組技術(shù)、知識(shí)管理與成組技術(shù)等。希望有志于成組技術(shù)和大批量定制的學(xué)者們一起努力。
(5)加強(qiáng)高校中成組技術(shù)思想和方法的教育，開闊學(xué)生的視野，學(xué)會(huì)從全局看問題，善于發(fā)現(xiàn)事物中的相似性，善于簡(jiǎn)化問題。
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本文標(biāo)題：21世紀(jì)成組技術(shù)的發(fā)展方向初探
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